掃気方式

二行程機関は、クランク軸が一回転する間に吸気、圧縮、膨張、排気の四つの行程を行う内燃機関です。四行程機関のように吸気と排気を別々に行うのではなく、「掃気」と呼ばれる行程で同時に行います。この掃気行程の良し悪しが機関の性能を大きく左右します。掃気とは、燃焼済みの排気ガスをシリンダーから押し出し、同時に新しい混合気をシリンダー内に送り込む作業です。 掃気方式には、大きく分けてピストン制御方式と弁制御方式の二種類があります。 まず、ピストン制御方式について説明します。この方式は、ピストンの上下運動によってシリンダー壁に設けられた掃気口と排気口を開閉します。構造が簡単で製造費用も抑えられるという利点があります。しかし、ピストンの位置で掃気と排気のタイミングが決まるため、制御の自由度が低いという欠点もあります。ピストンの動きに合わせて吸排気を行うため、どうしても新しい混合気の一部が排気口から出て行ってしまう「ショートサーキット」と呼ばれる現象が発生しやすく、燃費が悪くなる傾向があります。また、排気ガスが十分に排出されずにシリンダー内に残ってしまうこともあり、出力の低下につながることもあります。 次に、弁制御方式について説明します。この方式は、管制弁を用いて掃気口と排気口の開閉時期を制御します。ピストン制御方式と比べて機構は複雑になりますが、掃気と排気のタイミングをより精密に制御できるため、ショートサーキットの発生を抑え、燃費と出力を向上させることができます。回転弁やリード弁など、いくつかの種類があり、それぞれに特徴があります。例えば、回転弁は、円盤状の弁を回転させることで吸排気口を開閉する方式で、高回転域での性能向上に貢献します。リード弁は、薄い板状の弁が圧力差によって開閉する方式で、構造が簡単で費用も抑えられます。このように、弁制御方式は、機関の特性や用途に合わせて最適な弁を選択することで、より高い性能を引き出すことが可能です。